BXT离心萃取机的研发过程及应用

BXT离心萃取机的研发过程及应用

一、国内外离心萃取机的发展历程

离心萃取机美国六十年代已成功地应用于辐照核燃料的后处理。苏联、法国、德国、日本等国也较早地开展了研究和应用，我们从七十年代初开始研制，已有30年的时间。

目前已研制成功转筒内径从25毫米到10000毫米的多种规格的环隙式离心萃取机，处理能力从几毫升/分到60米立方/小时。材料有不锈钢、钛、玻璃钢钢衬氟、全氟等，现已广泛应用在工业部门，如水法冶金中的铟、铁分离，稀土分离，高分子聚合物聚碳酸酯、环氧树脂胶液的水洗除杂，炼油厂中污水萃取除有害杂质，化工、制药中间体的提取等等，且应用范围还在继续扩大。由于取得了较好的经济效益和社会效益。

 目前，溶剂萃取法已广泛应用于温法冶金，化工，石油化工，生物、废水制药，环境保护及辐照核燃料的后处理等许多工业部门和科研工作中，并且萃取工艺、萃取设备还在不断得到新的发展。

二、BXT离心萃取机与其他萃取设备介绍

BXT离心萃取机是一种高效的液液萃取设备，目前常用的萃取设备分三大类：箱式设备，塔式设备和BXT离心萃取机。前二类设备都是在重力场中利用两相比重的不同，使两种互不相溶的混合液实现分相，而离心萃取机则是在离心力场实现分相，通常把离心加速度与重力加速度之比称为离心萃取器的分离因数，用a表示。 A=ω2R/g，式中ω为液体的旋转角速度，R为旋转半径，g为重力加速度。

在离心萃取机通常运行条件下，a的数值可达数百甚至上千，因此离心萃取机要比其他两类液-液萃取设备的分相能力大得多，这不仅使两相混合液的分相时间大大缩短，并且亦为加强混合，加快相际传质，从而使所需传质时间的缩短提供了必要的条件。由于以上原因，使离心萃取器具备了级停留时间短（一般为几秒到一分钟），级存留液量少（一般是箱式设备的几十分之一），操作范围宽（重相比轻相一般可达1比30到30比1），分相迅速，传质级效率高等特点，BXT离心萃取机操作简单可以连续生产，易实现自动控制，能适应多种工业体系，特别是对两相比重差小，粘度大的体系，更是重力分相设备难以相比的。 

离心萃取技术主要由转筒和外壳两大部分组成，转筒上部为堰段，下部为澄清段，外壳上有两相液体各自的进料管，出料管和收集室，转筒澄清段外壁与外壳内壁之间的空间称为环隙，两相液体进入环隙后，由于高速旋转的筒的带动和液层间的摩擦而迅速实现强烈的混合，相际传质过程也由此发生，混合液在进入转筒澄清段后，由于离心力的作用，重相被甩向筒的内壁而轻相则被挤向中心，这个分相过程一直进行的澄清段顶部。

然后，重相通过堰段的垂直通道和重相堰流入重相收集室，轻向则通过堰段水平通道进入轻相收集室，最后两相液体从各自的出口管流入贮槽或下一级离心萃取机，继续进行上述过程。 环隙式离心萃取器可以单台运行，也可以多台串联起来运行，台数不受限制，可以很方便地实现多级逆流萃取过程。

三、国内离心萃取技术的应用现状及原因分析

目前国内的离心萃取机主要是环隙式结构，例如 CEL系列和 CTL 系列，这种结构

最早由美国 CINC 公司开发。其特点是混合强度大、单级萃取率高，功耗较高，双支点结构，

转鼓上下均设有轴承，下轴承处设有机械密封。

四、传统环隙式结构的离心萃取机在应用中存在的问题：

1、设备易被腐蚀

由于萃取体系多为强酸、强碱体系，有的体系中还含有氯离子、氟离子等，普通的不锈钢材质很容易被腐蚀；而同样钛材也会被腐蚀，只是腐蚀速度较慢；尽管采用哈氏合金可以避免一些腐蚀，但该材质造价高昂，导致设备成本过高。

2、底部机封和轴承易损坏，维修频繁，费用高，影响正常生产

传统机型运行时，为了减小设备震动强度，其底部设有轴承，另设有机封，一般机封的使用寿命只有半年到一年的时间，而且其失效时间不可预测，一旦机封失效，离心机中的料液就会渗漏，而高速运转的轴承在遇到水或溶剂后会很快损坏，并释放出大量热量，极其容易引发安全事故。

另外，机封和底轴承损坏后在现场很难维修，其动平衡无法控制，造成维修后的设备运行工况逐渐恶化，维修将会更频繁。

3、单机功耗高

环隙式设备混合剧烈，一定程度上提高了萃取率，但萃取率并不是随着混合强度的增加而持续增加，当单级传质达到平衡后，混合强度再如何增加，其萃取率也不会提升。因此，该结构的设备在运行中所消耗的功大多是无用功，而且转鼓在气蚀作用下很容易磨损，导致功耗非常高。

4、易乳化体系不适用

在环隙式离心萃取机中，在旋转圆筒和固定圆筒之间的液体会产生“泰勒涡流”，而这些形成“泰勒涡流”的旋转液体在进入转鼓之前又会通过搅拌桨进行再次混合，最终导致液体混合强度过大，从而造成两相分离困难或者乳化严重等问题。

五、中合汇萃针对环隙式离心萃取机存在的问题，结合市场需求研发生产第二代离心萃取机 BXT系列。

BXT 离心萃取机在腐蚀方面的突破

1、设备采用高分子复合材料，可耐强酸、强碱及有机溶剂的腐蚀。

2、无底部轴承与机械密封，无需维护

3、功耗低，同等处理量条件下，功耗仅为传统设备的1/10~1/3

4、多种混合结构可选配，可适用于易乳化的体系

BXT系列机型和传统的环隙式结构相比具有以下特点。

1、采用上悬式结构，处理区域无底部轴承和机械密封，无渗漏风险，维护费用和工人

劳动强度大大降低。

2、可选配配有符合 GMP 标准的在线清洗系统。

3、多种混合结构可选配，可适用于易乳化的体系。

4、结构简单，采用模块化制作、加工周期更短。

5、处理量更大、更节能（同等处理量的情况下，其功耗是传统环隙式结构离心萃取机

的 0.3~0.1 倍）。

6、设备采用特殊材料处理，可耐浓硫酸、盐酸、混合酸及有机溶剂的腐蚀。

7、更换部件时不用拆机，普通工人即可完成，操作简单方便。

六、BXT离心萃取机简介及研发过程：（BXT系列第一代）

1、环隙式离心萃取机多用不锈钢材质/2、采用双支点结构/3、底部设有机械密封

（BXT系列 第二代）

1、主体采用钢衬氟材质、钢衬氟材质显著提高了设备的耐腐蚀性能，

2、壳体采用钢衬氟材质，转鼓采用高分子复合材料

3、高分子复合能够耐强酸碱及大部分有机溶剂的腐蚀，

4、采用单轴承结构，底部不设机封

5、无需维护；设备振动平衡容易控制

七、BXT的二代离心萃取机简介

BXT离心萃取机是一种新型、快速、高效的液液萃取分离设备，它与传统的萃取设备如混合 澄清槽、萃取塔等在工作原理上有本质的区别。离心萃取机是利用电机带动转鼓高速转动， 密度不同且互不混溶的两种液体在转鼓或桨叶旋转产生剪切力的作用下完成混合传质，又在 转鼓高速旋转产生的离心力作用下迅速分离。

工作过程

1、混合传质过程

轻重两相溶液按一定比例分别从两个进料管口进入转鼓和壳体之间的混合区内，使两相

快速混合分散，两相溶液得到充分的传质，完成混合传质过程。

2、两相分离过程

混合液在涡流盘或进料器的作用下进入转鼓，在福板形成的隔舱区内，混合液很快与转

鼓同步回转，在离心力的作用下，比重大的重相液在向上流动过程中逐步远离转鼓中心而靠

向转鼓壁；比重小的轻相液体逐步远离转鼓壁而靠向中心，澄清后的两相液体最终分别通过

各自堰板进入收集室并由引管分别引出机外，完成两相分离过程。

产品特点：

1、两相物料在离心力作用下分离效果好。

2、液体在设备内存量少，可大幅度节约萃取剂的投入成本。

3、传质效率高，级效率高，开停车方便，停车后不破坏平衡。

4、设备占地面积小，综合投资成本低。

5、适应性强，灵活性高，可间歇运行，可单台运行，可连续逆流操作，且中间不需要 另设级间泵。

应用领域：

离心萃取机广泛应用于不含固体或含少量固体的液液萃取或分离过程。

1、油水分离（原油/重油/柴油等除水）。

2、污水处理（含酚废水处理、废酸水处理）。

3、制药行业（医药中间体的制备、中药物质提纯）。

4、湿法冶金（提取铜、钒、钴、镍或稀土元素的萃取分离等）。

5、食品行业（食用油、食品色素、添加剂、乳酸、柠檬酸萃取等分离）。

6、精细化工（香料、化妆品原料等提取，如香兰素的萃取）。

7、核工业（铀的提取）。

BXT离心萃取机和BXC萃取槽对比：

1、两相物料在离心力作用下分离效果好。

2、传质效率高，级效率高，开停车方便，停车后不破坏平衡。

3、设备占地面积小，综合投资成本低（对于大处理量大于 10m³/h 的工业生产，离心萃取的综合投资成本优势才会体现，而且处理量越大其优势越明显）。

4、适应性强，灵活性高，可间歇运行，可单台运行，可连续逆流操作，且中间不需要另设级间泵。

5、平衡时间短（进行多级逆流萃取实验时，当改变一个实验条件时，离心机平衡时间只有几分钟，而萃取槽的平衡时间一般需要几个小时）。

6、分相快、分离彻底（转鼓旋转产生的离心力是重力的几百到上千倍）

7、萃取剂使用量小（存量约为萃取槽的几十分之一）

8、密闭性好、操作环境好，便于安全生产管理

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